[发明专利]一种带三段式热回收冷凝装置的高效污水源热泵机组

说明书

技术领域

本发明涉及一种带三段式热回收冷凝装置的高效污水源热泵机组，属于高效节能热泵技术领域。 

背景技术

目前普遍的污水源热泵机组有带热回收水和不带热回收两种形式，而在带热回收的机组中，一般仅回收机组制冷剂的过热热量，而没有能够充分利用热水进水温度比较低的特点，来提高机组的效率，此外，机组仅在供冷供热季节才能够使用，而过渡季节则无法运行，从而造成热水供水的中断。对于污水的处理，普遍采用简单的定期反冲洗的方法来解决污水结垢及脏堵的问题，对污垢程度既没有监测，也没有采用强化冲洗效果的措施，因而造成机组运行性能比较差，甚至无法正常运行的后果。 

发明内容

为了克服现有污水源热泵机组的缺点，本发明提出了一种全新的带热回收功能的污水源热泵机组的制冷系统结构，它以城市生活污水为热源/热汇，通过采用三段式冷凝换热方法，提高机组的热回收量及制冷效率。同时，采用大容量的过热热回收装置，在过渡季节机组停止供冷供热期间，单独用来制取生活热水，以确保热水供应的连续性。此外，机组污水换热器采用满液式结构形式，并对污水换热器流程结构及管路系统进行专门设计，采用可变流程的污水换热器，以及四通水路换向阀，通过换向对换热器进行反向冲洗，并通过加大流程数量提高冲洗的水流速度，从而强化反向冲洗的效果。本发明还为机组配置一套智能控制系统，以监测污水换热器的结垢情况并及时控制机组进行反向冲洗，以确保设备随时处于最高效率状态。通过采用上述三种措施，使机组效率比常规机组高20～40％以上，并可实现一年四季不间断供应生活热水。 

本发明的具体技术方案如下： 

三段式热回收及冷凝结构： 

本发明所涉及的机组带有一套三段式热回收及冷凝装置，它包括利用液态冷媒显热对冷水进行预热的过冷预热段，具备正常冷凝放热功能的冷凝器，以及具有大容量换热性能的过热热回收段。具体包括以下几个部分： 

位于机组膨胀阀与冷凝器之间的过冷预热换热器，可以充分利用冷媒液体所带有的显热热量，来对低温水进行预热，同时使冷媒液体达到深度过冷，在同等功耗条件下，扩大机组的制冷量，从而提高机组的制冷效率，热水经过预热后，又可以提高机组热回收的热水产水量。 

冷凝段的冷凝器按照机组不进行热回收时的冷凝量进行设计，以确保机组在没有热水需求期间的正常运行。 

过热热回收段按照机组满负荷排热量的50％以上的容量进行设计，一方面可以在夏季加大机组的热回收量，另一方面也可以在过渡季节当建筑物没有供冷供热需求的情况下，仍能够按照热泵热水机组的运行模式进行工作，以确保热水供应的连续性。 

图1显示了三段式热回收及冷凝系统的流程图。 

可变流程的满液式污水换热器： 

机组的污水换热器为满液式结构，夏季用作冷凝器进行排热，冬季用作蒸发器吸取污水的热量，同时在污水换热器的进出口管道之间安装有水路四通换向阀，可以根据智能控制系统的指令，对换热器的污水管侧进行反向冲洗，确保换热器的高效换热性能。特别的，该换热器具备有可变流程数量的结构设计，可以在反向冲洗期间加大流程数量，提高水流流经换热管的流速，大大增强反向冲洗的效果，确保机组始终维持高效换热性能，以适应污水污垢系数较高的特点。 

图2显示了可变流程的污水换热器的结构示意图。 

智能控制系统： 

本机组的智能控制系统，除常规的机组运行控制功能之外，还具备以下三个特别的功能，1)监测污水换热器的换热性能，以判别机组污垢累积情况，并及时启动机组的反向冲洗功能，对换热器进行反向冲洗。2)控制热回收的热水流量，确保冬季制热期间采暖用热水的出水温度。3)根据机组的运行工况，对机组的冷、热水泵变频器(水泵装有变频器的情况下)的频率进行智能控制，确保机组、冷热水泵均处在最佳的运行状态，特别是在反向冲洗期间，可以加大污水循环泵的流量，强化反向冲洗的效果。 

图3显示了智能控制系统的控制原理图。